基于CiteSpace文献可视化分析软件的减量施肥研究

蔡秋亮，梁彩婷，陈虹丽，方春秋，张传芳

(百色学院，广西百色 533000)

施用化肥不仅能提高土壤的肥力，也能增加作物单位面积的产量。化肥在农业生产中占有重要地位，是农业生产主要的资料，目前我国已成为世界化肥使用量最多的国家之一。化肥的使用量占农业生产投入成本的50%左右。根据联合国粮农组织(FAO)统计，化肥在整个农作物提高产量的总份额中占40%～60%。但现如今存在化肥过量施用、盲目施用的现象，这不仅增加了农业的投入成本，还造成农业面积源污染的问题。“高成本、低效益”的问题也越来越涌出，双重挤压日益严重。过量施用化肥产生会产生以下危害：致使土壤性状恶化、农产品品质降低、环境出现污染问题、产收比例大。党和国家非常重视过度施肥带来的问题,国家农业农村部在2015年正式宣布了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》的政策，为该研究领域指引了方向，因此近年来我国减量施肥的科学研究与论文发文量快速增加，也是肥料领域的研究热点。

信息可视化软件CiteSpace工具可用于观察某个研究领域的研究趋势和发展动向，并且以可视化的方式呈现出来，也可以直观获取相关研究领域的热点话题、重要学者和研究机构，还能展示出特定时间跨度内新研究话题突然增加的情况。该软件在农业领域上应用比较广，已在农作物连作障碍、土壤肥力领域、农业可持续发展等方面应用。但针对减量施肥的研究态势进行定量分析和动态发展趋势尚有不足的地方。鉴于此，为了解我国减量施肥领域研究发展状况和知识结构，采用文献计量可视化的方法与对比分析的方法,以CNKI数据库1963—2021年收录的1 199篇与相关减量施肥的论文为研究对象，分析了近23年减量施肥知识领域的研究机构、核心作者群以及研究的热点。

1 研究方法及数据采集

研究数据和可视化分析图谱均来自中国知网CNKI文献数据库，为了确保数据来源的准确性，通过高级检索项，检索的主题词为“减量施肥”,检索的时间区域为1963—2021年。文献的类型是中文文献。手动筛选出作者、机构、关键词、发表时间均具备且与减量施肥的相关研究文献，共得到1 199篇论文﹐并将记录的内容留存为Refworks格式。

使用CiteSpace文献可视化分析软件(5.7.R2.版本)进行分析﹐对已整理收集好的文献进行文献的知识区域共现，如作者共现、发布机构共现，关键词共现等。运行CiteSpace的准备工作、启用工作如图1、2所示。

图1 运行CiteSpace之前的工作流程Fig.1 Workflow before CiteSpace running

图2 启用CiteSpace软件流程Fig.2 The processes of starting CiteSpace software

经过CiteSpace分析所获得的网络图谱中,每个节点代表1个关键词﹐每一个节点的大小代表这个关键词出现的次数。节点之间的连线粗细代表关键词共现强度的强弱﹐节点的圆圈代表年轮﹐年轮的大小可以指中心性的大小,中心性越大则说明对其他的节点影响力越强。

2 结果与分析

研究某一领域的成果随时间变化趋势从侧面反映出该领域的研究发展状况，有助于回顾、呈现出该领域的结果。现将1963—2021年58年间从CNKI中搜集到的1 199篇减量施肥研究文献作为研究对象，以发文年度作为横坐标，年份发文量作为纵坐标，得出减量施肥研究年度发文量分布图(图3)。从图3可以看出，1963—2006年的发文量很少有关于减量施肥的论文。近年来，化肥的使用量越多，产量就会越高，这也导致减量施肥文献量少。然而，大量使用化肥导致土壤板结、酸化、盐渍化、地力衰竭、土壤污染、水污染、大气污染和各种病害的发生。2007年人们开始意识到大量使用化肥带来的不良后果，因此减量施肥领域的研究论文逐渐增加，从侧面反映出减量施肥逐渐地成为了研究热点。从图3可以看出，2017年减量施肥的文献量出现了第1次高峰，与农业农村部、财政部相关减量施肥的文件要求，即贯彻落实“增产施肥、经济施肥、环保施肥”的施肥理念的时间基本一致。因此，减量施肥的文献量在2017年发表较多，而在2018年减量施肥的文献量出现了波动；之后减量施肥的研究文献又快速增长，达300篇。

图3 不同年份减量施肥文献量的比较Fig.3 Comparison of the literature amount of reduced fertilization in different years

期刊分布情况。根据1963—2021年获得的年刊载论文数量，得到20个期刊，具体的期刊分布情况见图4。从图4可以看出，《中国生态农业学报》刊载减量施肥文献占比最大，是总量的28.8%，发表的文献研究量也最多，达13篇文献。其次是《中国农业学报》刊载文献量，占总量的13.33%，发表了6篇文献，接下来是《生态学报》《环境科学》《作物学报》等期刊。以上期刊都是研究减量施肥的主要期刊，是主力军，为以后在该研究领域发表文章时选择投稿期刊，指明了方向。

图4 减量施肥主要期刊研究文献占比Fig.4 Proportions of research literatures of major journals on reduced fertilization

主要的基金分布情况。主要赞助资金的来源机构从侧面反映出赞助机构对该研究领域的肯定、协助和支持。图5对减量施肥研究领域发文量与排列前10的赞助机构之间关系进行分析，从图5可以看出，国家重点研发计划、国家科技支撑计划、国家自然科学基金均是减量施肥研究领域的核心基金。国家重点研发计划发表了131篇减量施肥的研究文献；国家科技支撑计划是减量施肥发表量排名第2的基金，共124篇，发表量排名第3的是国家自然科学基金，发表了100篇的支持基金。

图5 减量施肥支撑基金的文献量比较Fig.5 Comparison of literature support funds of fertilization reduction

研究机构分析。从表1可以看出，关于“减量施肥”研究机构的发文量在46篇以上的就有20家，集中在高等院校与科研院所。其中，农业农村部环境保护科研监测所和广西大学农学院的发文量均为61篇；上海市农业科学院生态环境保护研究所农业部，发文量为59篇；第4个是上海海洋大学海洋生态与环境学院，发文量为57篇；其他的研究机构发文量在50篇左右。这些文献对减量施肥的研究贡献度高，从侧面可看出各研究机构对减量施肥研究领域的重视度。

研究机构的共现图谱程度说明该研究领域的核心研究机构及与其他机构合作的强度，其中机构间的连线代表他们之间的合作关系，线越粗合作强度越大，只有少部分机构是合作较少。一般，文献中心性在0.1以上或者是等于0.1的，说明该机构在这一方面的研究力度大，得到的研究成果具有较强说服力。

表1 不同机构发文量比较

图6呈现了“减量施肥”领域研究机构之间的合作关系。从图6可以看出，农业农村部环境保护科研监测所的文献中心性最高，为0.1，说明该机构在减量施肥方面的研究力度较大，研究成果有较强说服力。

发文作者分析。发文作者的共现分析不仅可以反映出研究领域核心的作者，而且可以反映出他们之间的合作和互相引用文献的关系。发文量的多少表明节点的大小，节点越大表明作者在该研究领域中是重点研究项目的对象，节点和节点之间的连线显示了作者和作者之间的合作关系。连线的粗细表明合作强度的强弱，线越粗合作关系越强，反之亦然。从表2可以看出，发文量最大的核心作者是刘红江，为60篇。发文量第2的核心作者是修伟明，为59篇。发文量第3核心作者是ARIFHUSAIN(艾弗桑)，为56篇，发文量第4是于双，为56篇。从图7可以看出，从中心性角度看，排名最高的项目作者是荣湘民，中心性为1.2，第2高的是周旋，中心性为1.1 ，第3高的是彭建伟， 第4高的是曹卫东。中心性高说明作者的交际面广，在研究领域中处于核心地位，拥有广阔的影响力；中心性低说明作者不善交际，很少进行合作，社会联络少，处于研究领域的边缘地位。总体来看，作者的共献图谱侧面表现出作者对减量施肥的研究有共同探讨、互相合作的趋势。

表2 不同作者发文量比较

文献的关键词是学术文献研究主题的中心和核心地位。在关键词的分析图谱中，出现次数最多的关键词是所研究领域的热点前沿，彼此之间的联系显现出研究领域中知识的内在关系。图8是通过运用CiteSpace软件，对减量施肥的关键词进行可视化分析，生成共现图谱。从图8可直观看出，减量施肥的研究围绕着产量、品质、化肥减量、水稻、减量施肥等领域，这些领域与关键词突现图谱(图9)中的产量问题，化肥减量、化肥减量增效等有着较高的吻合率，说明研究的热点处于稳定的状态。

从图9可以看出，从引文计数排名来看，第1是产量(引文计数为436个)，第2是减量施肥(199个)，第3是化肥减量(187个)，第4是品质(167个)，第5是水稻(158个)。引文计数数量多少就是关键词频次的高低，关键词频次越高，说明该研究内容越受关注；中心性排名第1的是产量(中心性为0.21)，第2是减量施肥(中心性为0.19)，第3是化肥减量(中心性为0.14)，第4是品质(中心性为0.11)。中心性越高，关键词影响力越大，发表的相关文献量越多。在突现图谱中，从年份上看，近些年减量施肥的爆发文献量增高，说明减量施肥的相关研究呈上升趋势。

图6 研究机构图谱Fig.6 Chromatogram of research institute

图7 减量施肥研究作者共现图谱Fig.7 Co-occurrence map of the author of fertilization reduction

图10是减量施肥时区图，从图10可以看出，减量施肥有多个时区节点，显现出的节点是该关键词在所有研究的论文里最早出现的时间，节点与节点连接所形成的线段数量越多，表明该关键词在今后论文中出现的次数越高。

3 结论

该研究对1963——2021年我国国内减量施肥的研究领域进行梳理与分析。通过使用CiteSpace可视化分析软件绘制图谱，了解减量施肥研究主要的机构、基金支撑、作者、关键词共现和热点前沿等。

减量施肥的研究经历了停滞期(1963—2005年)以及恢复增长期(2006—2021年)2个时期；刊载研究减量施肥文献最多的是《中国生态农业学报》，其次是《中国农业学报》《生态学报》《环境科学》《作物学报》等；减量施肥研究的赞助机构有很大的支撑作用，形成以国家重点研发计划与国家科技

图8 减量施肥关键词共献分析Fig.8 Analysis of key words of reduced fertilization

图9 关键词突现图Fig.9 Keywords with the Strongest Citation Bursts

支撑计划为中心的减量施肥研究领域赞助基金；减量施肥的研究机构不仅具有广大的涉及面，而且拥有密切的学术协作，以农业农村部环境保护科研监测所和广西大学农学院为中心的研究机构。刘红江是作者间的核心，之间的合作将会促进减量施肥的研究发展。减量施肥的研究热点以产量、减量施肥、化肥减量、品质、水稻为代表，呈现出未来发展的趋势。

减量施肥是通过减少肥料的施用来降低生态污染，是践行国家绿色发展理念的有效载体，提高作物品质和产量的发展思想，促进农业的可持续发展。

图10 减量施肥时区图Fig.10 Area map of reduced fertilization